JP6016835B2 - Radiation detection - Google Patents

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Description

本発明は、中性子線の測定、特に、中性子線量当量率の測定のための機器及び方法に関する。 The present invention relates to an instrument and method for measuring neutron radiation, in particular for measuring the neutron dose equivalent rate.

中性子線量率を正確に測定することは、職員のアクセスを伴う作業が意図される環境を正確に検査すること、及び/又は、かなりの放射線が存在する環境で作業する職員の被曝する放射線量が許容限度を適切に下回ることを確保する上で重要である。また、一般人のアクセス領域における線量率が、許容限度を下回ることを確保する上でも重要である。 Accurate measurement of the neutron dose rate can be done by accurately examining the environment in which work involving personnel access is intended and / or the radiation dose to personnel working in environments where significant radiation is present. It is important to ensure that it is well below acceptable limits. It is also important to ensure that the dose rate in the public access area is below acceptable limits.

ほとんどの場合、中性子場は、広範囲にわたるエネルギーを有する中性子からなる。エネルギー分布の広がり及び各エネルギー範囲における線量の割合は、それらによってバイオハザードのレベルが異なるため、重要である。したがって、当該分野において、低エネルギー(<0.4eV)、中間エネルギー(0.4eV〜10eV)、及び高エネルギー(10keV〜20MeV)を有する中性子を正確に検出できる装置が必要とされている。 In most cases, the neutron field consists of neutrons with a wide range of energies. The spread of the energy distribution and the proportion of dose in each energy range are important because they vary in the level of biohazard. Accordingly, there is a need in the art for an apparatus that can accurately detect neutrons having low energy (<0.4 eV), intermediate energy (0.4 eV to 10 eV), and high energy (10 keV to 20 MeV).

先行技術における機器は、正確に測定できる中性子エネルギーの範囲が限定される。高エネルギー範囲において、特に問題は起きる。なぜならば、高エネルギー粒子が検出されないまま、装置を通過する可能性が高いためである。この問題は、米国特許第4588898号に記載された装置により例証される。より詳細に説明すると、ポリエチレンの使用は、高速中性子及び中間エネルギー中性子の減速に寄与するが、高エネルギー中性子を効率的に減速させるのに必要なポリエチレン量は、重量及び大きさの点で実用化が難しい。反対に、過度なポリエチレンの使用は、熱中性子(すなわち、低エネルギー中性子)の効率的な検出を妨げる。したがって、かかる装置は、一部のエネルギー範囲において中性子の検出効率が低い。 Prior art instruments have a limited range of neutron energy that can be accurately measured. Particularly in the high energy range, problems arise. This is because there is a high possibility that high energy particles will pass through the device without being detected. This problem is illustrated by the device described in US Pat. No. 4,588,898. In more detail, the use of polyethylene contributes to the slowing down of fast and intermediate energy neutrons, but the amount of polyethylene needed to efficiently slow down high energy neutrons is practical in terms of weight and size. Is difficult. Conversely, the use of excessive polyethylene prevents efficient detection of thermal neutrons (ie, low energy neutrons). Therefore, such an apparatus has low neutron detection efficiency in a part of the energy range.

前記問題に取り組む手段の1つは、限定されたエネルギー領域の中性子を検出する装置を採用し、かかる装置で得られた結果に「加重式(weighting formula)」を適用して、「全線量当量(total dose equivalent)」を算出することである。しかしながら、広範囲にわたるエネルギーレベルの中性子を直接測定しないため、この加重計算は不正確であることが多い。 One means of addressing the above problem is to employ a device that detects neutrons in a limited energy range and apply a “weighting formula” to the results obtained with such a device, resulting in a “total dose equivalent” (Total dose equivalent) ". However, this weighting calculation is often inaccurate because it does not directly measure neutrons over a wide range of energy levels.

先行技術の機器に関連する2つ目の問題は、測定するエネルギー範囲によって感度が顕著に異なりうることである。したがって、問題の装置が、高エネルギー中性子を使用して測定調整されると、エネルギーがより低い中性子の存在下では、測定値に誤りが生じうる。同様に、仮に低エネルギー線源を使用して測定調整を行うことが可能であるなら、そのときは、より高いエネルギーの中性子の測定値が不正確となるであろう。補助的に分光計測を使用して、検出された中性子のエネルギー分布を確定し、補正係数を適用することはできるが、時間がかかり、コストがかかり、非実用的である。また、かかる測定法は、機器の使用される中性子場が場所によって又は場所内で変化しないことにも依存する。 A second problem associated with prior art devices is that the sensitivity can vary significantly depending on the energy range to be measured. Thus, if the device in question is calibrated using high energy neutrons, the measurements may be erroneous in the presence of lower energy neutrons. Similarly, if a measurement adjustment can be made using a low energy source, then the measurement of higher energy neutrons will be inaccurate. Although supplementary spectroscopic measurements can be used to determine the energy distribution of the detected neutrons and to apply correction factors, they are time consuming, costly and impractical. Such measurement methods also rely on the neutron field used by the instrument not changing from or within the location.

以前は、上記の不正確さは容認されていた。最悪の誤差が生じるのは、大して重要ではない中性子エネルギー範囲においてであるか、或いは、少量の線量当量しか被曝しない場合であると考えられていた。しかしながら、最近では、中性子の相対危険因子が、以前認められていたより大きいことがわかってきた(中性子の最大線質係数は、光子の最大線質係数との相対値で20から30に増加した)。結果として、広いエネルギー範囲を通じて、より少ない誤差で感度を向上させることが求められている。 Previously, the above inaccuracies were accepted. The worst error was thought to be in the less important neutron energy range or when only a small dose equivalent was exposed. Recently, however, it has been found that the relative risk factor for neutrons is greater than previously observed (the maximum quality factor for neutrons has increased from 20 to 30 relative to the maximum quality factor for photons). . As a result, there is a need to improve sensitivity with less error over a wide energy range.

さらに問題を複雑化するのが、放射線防護において使用される定義の定期的な見直しである。この見直しにより、中性子の線質係数又は放射線荷重係数が変更される際に、異なった中性子エネルギー範囲の相対的重要性が変化する。多くの先行技術における機器の性質を鑑みると、この変化により、装置を大規模に再構成しなければならず、ハードウェアの交換をも必要とし、さもないと大きな誤差を容認しなければならない。したがって、より汎用性のある機器が必要とされる。 Further complicating the problem is the periodic review of definitions used in radiation protection. This review changes the relative importance of different neutron energy ranges as the neutron quality factor or radiation weighting factor is changed. In view of the nature of many prior art devices, this change requires the device to be reconfigured on a large scale, necessitating hardware replacement or otherwise tolerating large errors. Therefore, a more versatile device is required.

欧州特許第0943106号は、以前の検出装置よりいくつかの点で改良された中性子検出装置を記載している。より詳細に述べると、記載されている装置は、中心に位置するHe核検出器を基礎とし、かかる検出器は、中性子検出器として減速ポリエチレン球の表面下の浅いところに設置されている6つの光ダイオードと組み合わされて、作動する。中心に位置する検出器は、ホウ素配合のゴムシェル(Flex/Boron)により包容されるポリエチレンシェル内部に位置する。ホウ素配合ゴムの外側には、さらにポリエチレンシェルがある。使用時には、外側のポリエチレンシェルが高速中性子を減速させ、ホウ素配合層が機器上の低エネルギー中性子入射を減衰させ、内側のポリエチレンシェルがホウ素配合層を貫通する中性子をさらに減速させる。欧州特許第0943106号の装置は、H(10)応答を推定較正値(a presumed calibration)の2倍以内に抑えることが可能であり、これは既存の中性子エリア検査機器(Bartlett et al, 1997)より改良されている点である。 EP 0943106 describes a neutron detector which is improved in several respects from previous detectors. More specifically, the described apparatus is based on a centrally located 3 He nuclear detector, which is installed as a neutron detector in a shallow area below the surface of a decelerating polyethylene sphere 6 Operates in combination with two photodiodes. The centrally located detector is located inside a polyethylene shell encased by a boron compound rubber shell (Flex / Boron). On the outside of the boron compound rubber is a polyethylene shell. In use, the outer polyethylene shell decelerates fast neutrons, the boron compound layer attenuates low energy neutron incidence on the device, and the inner polyethylene shell further decelerates neutrons penetrating the boron compound layer. The device of EP0943106 is able to limit the H * (10) response to less than twice the pre-calibrated calibration, which is the existing neutron area inspection instrument (Bartlett et al, 1997). It is a point that has been improved.

欧州特許第0943106号の装置は、応答のエネルギー依存性において、いくつかの利点を提供する一方で、7つの検出器を必要とするため、従来のデザインと比較して構築する費用が嵩む。加えて、高圧電源及び低圧電源両方を必要とするため、かかる機器はさらに複雑化し、費用がより嵩む。欧州特許第0943106号の装置に関するさらなる問題は、かかる装置が比較的重いことであり、このことは携帯用装置として用いられる際に特に問題となる。なぜならば、携帯用装置を使用する際には、作業員の身体による干渉を回避するために、作業員が腕を一杯に伸ばして装置を保持することが必要とされるからである。 The device of EP0943106 offers several advantages in the energy dependence of the response, while requiring seven detectors, it is expensive to build compared to conventional designs. In addition, the need for both high and low voltage power supplies makes such equipment more complex and more expensive. A further problem with the device of EP 0 944 106 is that such a device is relatively heavy, which is particularly problematic when used as a portable device. This is because when using a portable device, it is necessary for the worker to hold the device with his arms fully extended in order to avoid interference by the worker's body.

したがって、上記1又は2以上の問題に対処する、より実用的な中性子検査機器が必要とされる。 Therefore, there is a need for a more practical neutron inspection instrument that addresses one or more of the above problems.

米国特許第4588898号U.S. Pat. No. 4,588,898 欧州特許第0943106号European Patent No. 0943106

Bartlett, D T, Tanner R J and Jones D G (1997). A new design of neutron dose equivalent survey instrument. Radiat Prot Dosim, 74 (4), 267-271.Bartlett, D T, Tanner R J and Jones D G (1997) .A new design of neutron dose equivalent survey instrument.Radat Prot Dosim, 74 (4), 267-271.

本発明は、1又は2以上の上記問題を解決する。 The present invention solves one or more of the above problems.

本発明の第1の態様では、放射線検出のための機器が提供され、かかる機器は、i)中性子検出器を含む内部コア、ii)中性子減速材を含み、外表面を有する外部コア、及びiii)外部コアに位置し、内端部及び外端部を有する少なくとも1本の細長い熱中性子ガイドを含み、(a)熱中性子ガイドは、外部コア外表面から中性子検出器の方向に伸長し、使用時には、熱中性子を中性子検出器に誘導し、(b)熱中性子ガイド内端部は、中性子検出器に近接する。 In a first aspect of the invention, an apparatus for radiation detection is provided, such apparatus i) an inner core comprising a neutron detector, ii) an outer core comprising an neutron moderator and having an outer surface, and iii A) includes at least one elongated thermal neutron guide located at the outer core and having an inner end and an outer end; (a) the thermal neutron guide extends from the outer surface of the outer core toward the neutron detector and is used Sometimes, thermal neutrons are guided to the neutron detector, and (b) the inner end of the thermal neutron guide is close to the neutron detector.

1つの形態において、かかる機器、より具体的には、内部コアの中性子検出器は、主に熱(低エネルギー)中性子に対して感度が良く、複数の検出器を必要としない。本発明において、低エネルギー(すなわち、熱)中性子は、0.4eV未満のエネルギーを有する中性子を意味する。この熱中性子は、(室温において)平均100meV未満、又は、50meV未満、又は、30meV未満のエネルギーを有することが好ましく、それは例えば25.3meV領域である。 In one form, such an instrument, more specifically, an inner core neutron detector, is primarily sensitive to thermal (low energy) neutrons and does not require multiple detectors. In the present invention, low energy (ie thermal) neutrons mean neutrons having an energy of less than 0.4 eV. The thermal neutrons preferably have an average energy (at room temperature) of less than 100 meV, or less than 50 meV, or less than 30 meV, for example in the 25.3 meV region.

使用時には、かかる機器は、他の検出器を1つしか有しない検査機器の特徴である、中間エネルギー中性子(0.4eV〜100keV)の過大評価を減少させる。 In use, such equipment reduces the overestimation of intermediate energy neutrons (0.4 eV to 100 keV), which is characteristic of inspection equipment that has only one other detector.

作業時には、かかる機器を腕を一杯に伸ばした距離分作業員から離して保持することが好ましい。これを容易にするには、この機器の最大重量が10kg未満、例えば、8kg未満又は6kg未満でなければならない。 At the time of work, it is preferable to hold the device away from the worker by the distance of full arm extension. To facilitate this, the maximum weight of the device must be less than 10 kg, for example less than 8 kg or less than 6 kg.

1つの形態において、中性子減速材は、1又は2以上のプラスチック材等の、1又は2以上の水素含有材を含んだ固体物質であり、例えば、ポリエチレン又は他の水素含有若しくは炭化水素ポリマーを含んだ固体物質である。0.6〜1.5g/cmの平均密度を有する材料の使用が好まれ、より好ましくは0.7〜1.2g/cm、さらに好ましくは0.8〜1.15g/cm、最も好ましいのは0.90〜1.00g/cmである。 In one form, the neutron moderator is a solid material that includes one or more hydrogen-containing materials, such as one or more plastic materials, such as polyethylene or other hydrogen-containing or hydrocarbon polymers. It is a solid substance. The use of materials having an average density of 0.6 to 1.5 g / cm 3 is preferred, more preferably 0.7 to 1.2 g / cm 3 , still more preferably 0.8 to 1.15 g / cm 3 , Most preferred is 0.90 to 1.00 g / cm 3 .

中性子減速材は、1又は2以上の異なる材料を含んでいてもよい。1つの形態において、1又は2以上の前記の異なる材料は、内部コアの周囲に対応する層で、好ましくは別個の層で配置されてもよい。他の形態において、2以上のかかる異なる材料が、合成物、混合物、及び/又はアマルガムを形成してもよく、内部コアの周囲に1又は2以上の層、好ましくは別個の層として配置されてもよい。この1又は2以上の異なる材料が、高熱中性子捕獲断面を有することが好ましい。1つの形態において、各層は、内部コアから外部コア外表面方向に厚みを有する。例として挙げれば、かかる方向とは、内部コアから外部コア外表面への最短距離を提供する方向である。この点において、外部コアが実質的に球状である1つの形態において、かかる方向とは実質的に半径方向であろう。 The neutron moderator may include one or more different materials. In one form, one or more of the different materials may be arranged in layers corresponding to the perimeter of the inner core, preferably in separate layers. In other forms, two or more such different materials may form a composite, mixture, and / or amalgam, arranged as one or more layers, preferably as separate layers, around the inner core. Also good. The one or more different materials preferably have a high thermal neutron capture cross section. In one form, each layer has a thickness from the inner core toward the outer surface of the outer core. By way of example, such a direction is a direction that provides the shortest distance from the inner core to the outer surface of the outer core. In this regard, in one form in which the outer core is substantially spherical, such direction would be substantially radial.

かかる外部コアは、ホウ素又はホウ素含有材、カドミウム又はカドミウム含有材、リチウム又はリチウム含有材、或いは、それらの合成物、混合物、及び/又はアマルガム等の中性子減衰材を含んでいてもよい。中性子減衰材がホウ素又はホウ素含有材を含む場合、そのホウ素は、天然のものでも、ホウ素‐10等のホウ素同位体を濃縮したものでもよい。中性子減衰材がリチウム又はリチウム含有材を含む場合は、そのリチウムは、天然のものでも、リチウム‐6等のリチウム同位体を濃縮したものでもよい。この中性子減衰材は、粉体形状で提供されても、金属層として提供されても、プラスチックマトリックス等のマトリックスで提供されてもよい。1つの形態において、中性子減衰材は、外部コア内に1又は2以上の層(好ましくは、別個の層)を形成する。1つの形態において、中性子減衰材は、外部コア内表面を画定する層を形成していてもよい。或いは、中性子減衰材は、外部コア内に位置する中性子減速材の間に挟まれてもよく、この挟む中性子減速材は層として存在してもよい。 Such an outer core may include neutron attenuating materials such as boron or boron containing materials, cadmium or cadmium containing materials, lithium or lithium containing materials, or composites, mixtures, and / or amalgams thereof. When the neutron attenuating material includes boron or a boron-containing material, the boron may be natural or enriched with a boron isotope such as boron-10. When the neutron attenuating material includes lithium or a lithium-containing material, the lithium may be natural or enriched with a lithium isotope such as lithium-6. The neutron attenuating material may be provided in powder form, provided as a metal layer, or provided in a matrix such as a plastic matrix. In one form, the neutron attenuating material forms one or more layers (preferably separate layers) within the outer core. In one form, the neutron attenuating material may form a layer that defines the inner surface of the outer core. Alternatively, the neutron attenuating material may be sandwiched between neutron moderators located in the outer core, and the sandwiched neutron moderator may be present as a layer.

前記外部コアは、実質的に内部コアを包囲することが好ましい。外部コアは、内部コアと接触していてもよい。 Preferably, the outer core substantially surrounds the inner core. The outer core may be in contact with the inner core.

外部コアは、運搬用ハンドル及び/又は外側に搭載された電子処理手段を備えていてもよい。また、外部コアは、突出した脚を有していてもよい。或いは、かかる処理手段は、装置から離れて設置されてもよい。使用時には、かかる処理手段は、装置と通信する。適切な処理手段には、配線接続、光学的通信、無線通信、又は他の手段が1又は2以上含まれている。 The outer core may comprise a carrying handle and / or electronic processing means mounted on the outside. The outer core may have a protruding leg. Alternatively, such processing means may be installed remotely from the apparatus. In use, such processing means communicates with the device. Suitable processing means include one or more of wire connections, optical communications, wireless communications, or other means.

前記内部コアは、1又は2以上の中性子検出器を含むものでもよいし、1又は2以上の中性子検出器からなるものでもよい。かかる検出器は、Heタイプ;BFタイプ;並びに、Li及びLiのコンバータペア、シンチレータ及び光電子増倍管、或いは、例えば銀などの遅延β崩壊が検出され得る物質から、1つ以上を選択することができる。好ましくは、かかる機器は単一の中性子感受性検出器を含むか、或いは、単一の中性子感受性検出器からなる。 The inner core may include one or two or more neutron detectors, or may include one or more neutron detectors. Such detectors include one or more of: 3 He type; BF 3 type; and 6 Li and 7 Li converter pairs, scintillators and photomultiplier tubes, or materials from which delayed beta decay such as silver can be detected. Can be selected. Preferably, such an instrument includes a single neutron sensitive detector or consists of a single neutron sensitive detector.

1つの形態において、内部コアは球状である。外部コアを成形するか寸法を合わせるかすることにより、内部コアを包囲する物質の厚みが実質的に均等化されることが好ましい。外部コアは球状でもよい。或いは、外部コアは半球の先端部を有する円筒状でもよく、その場合、内部コアは外部コアに対応した形状ではあるが、それよりは小さい形状を有することが好ましい。 In one form, the inner core is spherical. Preferably, the thickness of the material surrounding the inner core is substantially equalized by shaping the outer core or matching the dimensions. The outer core may be spherical. Alternatively, the outer core may have a cylindrical shape having a hemispherical tip. In this case, the inner core has a shape corresponding to the outer core, but preferably has a smaller shape.

かかる装置は、1本以上の熱中性子ガイドを含んでいてもよい。かかる装置は、少なくとも2本若しくは4本、又は、少なくとも6本若しくは8本、又は、少なくとも10本若しくは12本の熱中性子ガイドを含むことが好ましい。1つの形態において、かかる装置は、14本の熱中性子ガイドを含む。 Such an apparatus may include one or more thermal neutron guides. Such an apparatus preferably comprises at least two or four, or at least six or eight, or at least ten or twelve thermal neutron guides. In one form, such an apparatus includes 14 thermal neutron guides.

前記熱中性子ガイドは、内部コアの周囲に対称的に配置されることが好ましい。1つの形態において、ガイドは、内部コア又は検出器から外部コア外表面に向かって、概ね半径方向に伸長する。 The thermal neutron guide is preferably arranged symmetrically around the inner core. In one form, the guide extends generally radially from the inner core or detector toward the outer surface of the outer core.

熱中性子ガイドは、外部コア外表面から内部コア/検出器に至るまでの全長にわたって伸長していてもよい。或いは、熱中性子ガイドは、内部コア手前及び/又は外部コア外表面手前で終わっていてもよい。好ましい形態においては、熱中性子ガイドは内部コアと接触し、好ましくは中心に位置する検出器に接触する。 The thermal neutron guide may extend over the entire length from the outer surface of the outer core to the inner core / detector. Alternatively, the thermal neutron guide may end before the inner core and / or before the outer surface of the outer core. In a preferred form, the thermal neutron guide contacts the inner core, preferably in contact with the centrally located detector.

1つの形態において、熱中性子ガイドは、中性子減速材及び/又は中性子減衰材と構造的に区別される(また、好ましくはそれらを含まない)。 In one form, the thermal neutron guide is structurally distinct from (and preferably does not include) neutron moderator and / or neutron attenuator.

1つの形態において、熱中性子ガイドは、外部コア外表面から内部コア/検出器に向かう方向へと伸長する。かかる熱中性子ガイドは、装置外部から内部コアに熱中性子を誘導するための1本の見通し線(line-of-sight)を提供することが好ましい。1つの形態において、かかるガイドは、細長く、直線である。熱中性子ガイドは、内部コアから外部コア外表面に向かう最短距離を与える方向に伸長することが好ましい。例を挙げれば、外部コアが実質的に球状である形態において、かかる方向とは実質的に半径方向であろう。 In one form, the thermal neutron guide extends from the outer surface of the outer core toward the inner core / detector. Such a thermal neutron guide preferably provides a single line-of-sight for directing thermal neutrons from the outside of the device to the inner core. In one form, such a guide is elongated and straight. The thermal neutron guide preferably extends in a direction that provides the shortest distance from the inner core to the outer surface of the outer core. By way of example, in a form in which the outer core is substantially spherical, such direction would be substantially radial.

熱中性子ガイドは、固体物質を含んでもよいし、固体物質からなってもよく、好ましくはアルミニウムや鉛等の金属であり、最も好ましくはアルミニウムである。 The thermal neutron guide may contain a solid substance or may be made of a solid substance, preferably a metal such as aluminum or lead, and most preferably aluminum.

或いは、熱中性子ガイドは、流体物質を含んでもよいし、流体物質からなってもよく、かかる流体物質とは好ましくは空気である。この形態において、かかるガイドは、好ましくは中性子減速材及び/又は中性子減衰材にあけた穿孔により提供される。或いは、熱中性子ガイドは、真空又は不完全真空からなってもよい。 Alternatively, the thermal neutron guide may comprise a fluid material or consist of a fluid material, which is preferably air. In this form, such a guide is preferably provided by drilling in the neutron moderator and / or neutron attenuator. Alternatively, the thermal neutron guide may consist of a vacuum or an incomplete vacuum.

熱中性子ガイドの断面積は、ガイド全長を通じて実質的に一定であってもよい。或いは、熱中性子ガイドの断面積は、ガイド全長を通じて変化してもよい。1つの形態において、かかる断面積は、内部コアから離れて外部コア外表面に近づくにしたがい増大する。好ましい形態において、外部コア外表面近くに位置するガイドの一部分の断面積は、内部コア近くに位置するガイドの一部分の断面積よりも大きくてよい。 The cross-sectional area of the thermal neutron guide may be substantially constant throughout the length of the guide. Alternatively, the cross-sectional area of the thermal neutron guide may vary throughout the guide length. In one form, such cross-sectional area increases as one moves away from the inner core and approaches the outer surface of the outer core. In a preferred form, the cross-sectional area of the portion of the guide located near the outer surface of the outer core may be larger than the cross-sectional area of the portion of the guide located near the inner core.

1つの形態において、熱中性子ガイドは内部コア方向に向かって伸長し、ガイド内端部が検出器に近接する。例を挙げれば、ガイド内端部と内部検出器との距離が20mm未満、15mm未満、10mm未満、8mm未満、又は5mm未満となる位置でガイド内端部が終わってもよい。或いは、かかるガイドは、機器の中心に位置する検出器に至るまでの全長にわたって(すなわち、検出器に接して)伸長してもよい。この点に関して、ガイド内端部と検出器との間に減速材が相当量ある場合には、機器の応答に悪影響があるであろう:かかるガイドは、熱中性子に対する効果的な応答を生じさせることができないであろう。この問題は、独国特許第19627264C1号に記載されている検出器等の、先行技術におけるいくつかの装置に観察されており、本発明により対処され、解決される。 In one form, the thermal neutron guide extends toward the inner core and the inner end of the guide is close to the detector. For example, the guide inner end may end at a position where the distance between the guide inner end and the internal detector is less than 20 mm, less than 15 mm, less than 10 mm, less than 8 mm, or less than 5 mm. Alternatively, such a guide may extend over the entire length up to the detector located at the center of the instrument (ie, in contact with the detector). In this regard, if there is a significant amount of moderator between the inner end of the guide and the detector, the instrument response will be adversely affected: such a guide will produce an effective response to thermal neutrons. It will not be possible. This problem has been observed in several devices in the prior art, such as the detector described in DE 19627264 C1, and is addressed and solved by the present invention.

細長い熱中性子ガイドは、平坦又は実質的に平坦な外端部で(外部コア外表面又はその近くで)終わっていてもよい。或いは、かかる外端部は、内側に鋭く凹んだ形、内側に半球状に凹んだ形、半円、V字型、又はU字型等の(例えば、添付の図に示される)凹状の軸方向断面形で終わってもよい。このように、ガイド外端部を成形し、低エネルギー中性子に関して応答の方向依存性を修正してもよい。例えば、平坦なガイド先端部(又は機器の外表面と同一平面上のガイド先端部)を有する場合、かかる機器は、通常、入射平面が特定のガイドの軸に平行である中性子に選択的に応答する。代わりに、凹状の外部ガイド先端部を備えることで機器の応答の方向依存性が修正されるのであり、このことは好ましい。例えば、ガイドの凹状の先端部は、凹面の半径の平均が、概数若しくは最大で20mm、15mm、又は10mmでよい。ガイドが有する凹状という特徴は、単なる中性子経路であることを越えた特徴である。なぜなら、かかる特徴は、機器が特定方向からの中性子入射に対して過度に応答しないように設計されているからである。例えば、機器は、2、4、6、又は8本のかかる凹状のガイドを含んでいてもよい。機器の非凹状のガイド(例えば、従来のガイド)に対して、凹状のガイドの地理的配置/位置は任意でよい。或いは、凹状のガイドは「対」で設置されてもよく、各対の2つの部材はそれぞれ、検出器の実質的反対側に位置するよう設置される(例えば、対の凹状ガイドの各先端部は、直径方向の両極に対置されてもよい)。1つの形態において、前記機器のガイドは、全て凹状のガイドである。 The elongate thermal neutron guide may terminate at or near a flat or substantially flat outer end (at or near the outer core outer surface). Alternatively, the outer end may have a concave shaft (eg, as shown in the accompanying figures), such as a sharply concave shape on the inside, a semispherical shape on the inside, a semicircle, a V shape, or a U shape. It may end in a directional cross section. In this way, the guide outer end may be formed to correct the direction dependence of the response for low energy neutrons. For example, if it has a flat guide tip (or a guide tip that is coplanar with the outer surface of the instrument), such an instrument typically responds selectively to neutrons whose incidence plane is parallel to the axis of the particular guide. To do. Instead, it is preferable to provide a concave external guide tip to correct the direction dependence of the response of the device, which is preferred. For example, the concave tip of the guide may have an average concave radius of approximately or a maximum of 20 mm, 15 mm, or 10 mm. The concave feature of the guide is a feature that goes beyond the simple neutron path. This is because the instrument is designed so that it does not respond excessively to neutron incidence from a particular direction. For example, the device may include 2, 4, 6, or 8 such concave guides. With respect to the non-concave guide of the device (eg, a conventional guide), the geographical location / position of the concave guide may be arbitrary. Alternatively, the concave guides may be installed in “pairs”, and the two members of each pair are each positioned to be substantially opposite the detector (eg, each tip of the pair of concave guides). May be opposed to both diametric poles). In one form, the guides of the device are all concave guides.

前記ガイドには、外部環境からデブリが装置に侵入するのを防ぐために、保護先端部が含まれていてもよい。保護先端部は、プラグの形状をしていてもよい。例を挙げれば、プラグは減速材と同材、又は、熱中性子ガイドに熱中性子が入るのを補助するために選択される材料、例えば、金属等の材料から形成されてもよい。1つの形態において、保護先端部の材料それ自体は、中性子、特に低エネルギー中性子を実質的に減速させたり、減衰させたりしない。或いは、保護された先端部は、外部コアの材料の構成材の延長でもよい。 The guide may include a protective tip to prevent debris from entering the device from the outside environment. The protective tip may be in the form of a plug. By way of example, the plug may be formed from the same material as the moderator or a material selected to assist thermal neutrons entering the thermal neutron guide, such as a metal. In one form, the protective tip material itself does not substantially slow or attenuate neutrons, especially low energy neutrons. Alternatively, the protected tip may be an extension of the material of the outer core material.

1つの形態において、かかる機器は、0.1meV〜20MeV(若しくはそれ以上)のエネルギー範囲、又は、0.5meV〜15MeVのエネルギー範囲、又は、1meV〜10MeVのエネルギー範囲における中性子を効率的に検出可能である。 In one form, such an instrument can efficiently detect neutrons in the energy range of 0.1 meV to 20 MeV (or more), or in the energy range of 0.5 meV to 15 MeV, or in the energy range of 1 meV to 10 MeV. It is.

好ましい形態において、かかる機器は、実質的に無指向性的に中性子の検出ができる。装置の電子機器が分離された1つの形態において、応答が入射角によって変化することはない。減速材に電子機器が付随しているもう1つの形態において、電子機器及び減速材を通る軸に垂直な平面上で、応答が入射角によって変化することはほとんどない。かかる形態では、0°を電子機器及び減速材を通る軸における電子機器の反対側からの入射であると規定した場合、かかる軸から±150°のアーク角で応答はほとんど変化しない。 In a preferred form, such an instrument can detect neutrons in a substantially non-directional manner. In one form where the device electronics are separated, the response does not vary with angle of incidence. In another form in which the electronic device is associated with the moderator, the response hardly changes with the incident angle on a plane perpendicular to the axis passing through the electronic device and the moderator. In such a form, when 0 ° is defined as the incidence from the opposite side of the electronic device in the axis passing through the electronic device and the moderator, the response hardly changes at an arc angle of ± 150 ° from the axis.

本発明の第2の態様では、本発明の第1の態様の機器を使用した放射線検出方法が提供される。かかる方法は、機器を中性子と接触させること、中性子と中性子検出器の接触に続いて1又は2以上の信号を発生させること、並びに、かかる1又は2以上の信号を検出することを含む。 In a second aspect of the present invention, there is provided a radiation detection method using the apparatus of the first aspect of the present invention. Such methods include contacting the instrument with neutrons, generating one or more signals following contact of the neutron and neutron detector, and detecting the one or more signals.

本発明のさらなる態様では、中性子検出器を含む機器の熱中性子入射の検出を向上させる方法が提供される。かかる方法は、検出器に近接して終わる内端部を有する少なくとも1本の細長い熱中性子ガイドに沿って、熱中性子を選択的に誘導し、続いて中性子検出器によりそれを検出することを含む。 In a further aspect of the invention, a method is provided for improving the detection of thermal neutron incidence in an instrument comprising a neutron detector. Such a method includes selectively directing thermal neutrons along at least one elongated thermal neutron guide having an inner end ending proximate to the detector and subsequently detecting it with a neutron detector. .

本発明のさらなる態様は、熱中性子の検出機器における細長い熱中性子ガイドの使用を提供する。かかるガイドは検出器に近接した位置で終わり、使用時には、かかる熱中性子ガイドが熱中性子を中性子検出器方向に誘導する。かかる熱中性子ガイドは、減速材/吸収材内部に位置する特徴であり、
・装置の中心に中性子を効果的に誘導し、
・中性子の方向及びエネルギーにしたがって、誘導効率を加減し、
・中心に位置する検出器へと吸収層を貫通する経路を確保する
ようにデザインされている。
A further aspect of the invention provides for the use of an elongated thermal neutron guide in a thermal neutron detection instrument. Such a guide ends at a position close to the detector and, in use, such a thermal neutron guide directs the thermal neutrons towards the neutron detector. Such a thermal neutron guide is a feature located inside the moderator / absorber,
・ Effectively induce neutrons at the center of the device
・ Adjust the induction efficiency according to the direction and energy of the neutron,
• Designed to ensure a path through the absorber layer to the centrally located detector.

かかるガイドは、前記機器が特定のエネルギー範囲内の中性子を選択的に検出することのないように、断面積が変化してもよい。 Such a guide may vary in cross-sectional area so that the instrument does not selectively detect neutrons within a specific energy range.

以下の図面を参照して、本発明の多様な形態を記載する。 Various aspects of the invention are described with reference to the following drawings.

本発明の機器の1つの形態の断面図を示す図である。内部コア(検出器)から外部コア外表面へと伸長する熱中性子ガイドが示されている。外部コアは、中性子減速層に挟まれた中性子減衰層を含む。It is a figure which shows sectional drawing of one form of the apparatus of this invention. A thermal neutron guide is shown extending from the inner core (detector) to the outer surface of the outer core. The outer core includes a neutron attenuation layer sandwiched between neutron moderation layers. 内部検出器から装置外表面へと伸長する、断面直径1.5cmのアルミニウム、銅、及び鉛のロッドに関して、フルエンス応答を示した図である。データは、内半径3.7cm、外半径4.9cmのホウ素配合ポリエチレン減衰層に関するものである。FIG. 5 shows the fluence response for aluminum, copper, and lead rods of 1.5 cm cross-sectional diameter extending from the internal detector to the outer surface of the device. The data is for a boron-compounded polyethylene damping layer with an inner radius of 3.7 cm and an outer radius of 4.9 cm. 減速材外表面へと伸長する、断面直径15mm及び6mmのロッドに関して、H(10)応答データを示す図である。FIG. 9 shows H * (10) response data for rods with cross-sectional diameters of 15 mm and 6 mm extending to the moderator outer surface. 中性子ガイド、内部コア、並びに、外部コアのポリエチレン減速材及びポリエチレン減衰材が示された、本発明の1つの形態における、装置の縦断面図を示す図である。FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of an apparatus in one form of the present invention showing a neutron guide, an inner core, and an outer core polyethylene moderator and polyethylene damping material. 装置の外部コア外表面に到達する、又は、外表面直下5mmのところで終わるアルミニウムロッドに関して、フルエンス応答データを示す図である。かかるデータは、直径6mmのアルミニウムロッドに関するものである。FIG. 5 shows fluence response data for an aluminum rod that reaches the outer core outer surface of the device or ends at 5 mm directly below the outer surface. Such data relates to an aluminum rod with a diameter of 6 mm. 装置の外部コア外表面に到達する、又は、外表面直下5mmのところで終わるアルミニウムロッドに関して、H(10)応答データを示す図である。FIG. 6 shows H * (10) response data for an aluminum rod that reaches the outer core outer surface of the device or ends at 5 mm just below the outer surface. 中心に位置する検出器から装置の外部コア外表面直下5mmのところまで伸長する断面直径6mmのアルミニウムガイドに関して、中性子減衰ホウ素配合層の配置を変更することによる効果を示す図である。It is a figure which shows the effect by changing arrangement | positioning of a neutron attenuation | strengthening boron mixing layer regarding the aluminum guide of 6 mm in cross-sectional diameter extended from the detector located in the center to the place just under 5 mm of the outer core outer surface of an apparatus. ガイド断面直径、及び、ガイド先端部を覆うCHの厚み、すなわちガイド先端部と外部コア外表面との間にあるCHの厚みの両方を変化させることによる効果を示す図である。Guide cross-sectional diameter, and is a diagram illustrating the effect of varying both the thickness of CH 2 located between the thickness of CH 2 covering the guide tip, i.e. the guide tip and the external surface of the outer core. 例証デザインのH(10)応答を示す図であり、最適化計算からのデータ及びより多くのエネルギーに関するデータを示している。3つのエネルギー分布も用いられた:熱エネルギー分布、252Cf線源分布、及び241Am−Be線源分布である。これらは曲線の一部としては表示されていない。FIG. 6 shows the H * (10) response of an example design, showing data from optimization calculations and data for more energy. Three energy distributions were also used: thermal energy distribution, 252 Cf source distribution, and 241 Am-Be source distribution. These are not displayed as part of the curve. 単一指向性線源及び等方性線源に対するH(10)応答を示す図である。単一指向性線源は2本のガイドの軸に沿った方向に向けられている。これらデータは、平坦な外端部を有する中性子ガイドに関するものである。It is a figure which shows H * (10) response with respect to a unidirectional source and an isotropic source. The unidirectional radiation source is oriented in the direction along the axis of the two guides. These data relate to a neutron guide with a flat outer end. 中性子吸収層は貫通するが、さらに検出器に到達するところまでは伸長しない中性子ガイドを有する装置のH(10)応答を示す図である。中性子を中心に位置する検出器に至るまでの全長にわたって誘導するガイドを有する装置のH(10)応答も、対照として示す。中心に位置する検出器に至るまでの全長にわたって伸長しない穿孔は、熱中性子及び低エネルギー中性子を検出のために効率的に誘導できないと判断される。FIG. 6 shows the H * (10) response of a device with a neutron guide that penetrates the neutron absorbing layer but does not extend further until it reaches the detector. Also shown as a control is the H * (10) response of a device with a guide that guides the entire neutron to the centered detector. It is determined that perforations that do not extend over the entire length up to the centrally located detector cannot efficiently induce thermal and low energy neutrons for detection. Leakeによる装置及び欧州特許第0943106号の装置の周辺線量当量応答特性との比較で、本発明の装置の周辺線量当量応答特性を示す図である。FIG. 6 shows the ambient dose equivalent response characteristics of the device of the present invention in comparison with the peripheral dose equivalent response characteristics of the device by Leake and the device of European Patent No. 094106; 低エネルギーでの応答の方向依存性を修正するために、各ガイド先端部に半球状の挿入部分を入れた装置を示す図である。ガイド先端部にあるプラグは、外部減速材と同材、又は、組立てを容易にするため若しくは応答特性を修正するために選択された材料で作られていてもよい。It is a figure which shows the apparatus which put the hemispherical insertion part in each guide front-end | tip part in order to correct the direction dependence of the response in low energy. The plug at the guide tip may be made of the same material as the external moderator or a material selected to facilitate assembly or modify response characteristics. ガイド先端部に半径7mmの半球状の挿入部分を入れた装置の、周辺線量当量応答特性を示す図である。この装置は、平行平面中性子場及び等方性中性子場のために作製された。この結果は、図10に示された結果と対比されなければならない。It is a figure which shows the surrounding dose equivalent response characteristic of the apparatus which put the hemispherical insertion part of radius 7mm in the guide front-end | tip part. This device was made for a parallel plane neutron field and an isotropic neutron field. This result must be contrasted with the result shown in FIG. 単一の中性子ガイドを有する円筒形の装置を示す図である。FIG. 2 shows a cylindrical device with a single neutron guide. 「弾丸型」装置を示す図であり、かかる装置は、装置の中央を通る直線の形で2本の中性子ガイドを有する。追加のガイドが、この頁の面のこちら側及び向こう側に突出し、合計4本のガイドとなる。FIG. 2 shows a “bullet type” device, which has two neutron guides in the form of a straight line passing through the center of the device. Additional guides project on this side of the page and on the other side, for a total of four guides. 中央を通る平面に4本の中性子ガイドを有する立方体の装置を示す図である。追加のガイドがこの頁の面のこちら側及び向こう側に突出し、合計6本のガイドとなる。FIG. 3 shows a cubic device with four neutron guides in a plane passing through the center. Additional guides protrude on this and other sides of the page, making a total of six guides. 複雑なパターンのガイドを有する立方体の装置を示す図である。かかるガイドは、外側から減衰層まで伸長するガイド、装置の中央から減衰層まで伸長するガイド、並びに、減衰層を貫通するガイドを含む。FIG. 3 shows a cubic device with a complex pattern of guides. Such guides include a guide that extends from the outside to the damping layer, a guide that extends from the center of the device to the damping layer, and a guide that penetrates the damping layer.

装置には、内部コアの周囲に6本の熱中性子ガイドが直交して配置される(図には4本が示されている)(図1参照)。外部コアの中性子減速層は、ポリエチレン等のCHをベースにしたポリマー材料を含む。外部コアの中性子減衰層は、ホウ素配合ポリエチレン等のホウ素含有材を含む。 In the apparatus, six thermal neutron guides are arranged orthogonally around the inner core (four are shown in the figure) (see FIG. 1). Neutron-moderating layer of the outer core comprises a polymeric material in which the CH 2 of polyethylene-based. The neutron attenuation layer of the outer core includes a boron-containing material such as boron-blended polyethylene.

内部コアは、中性子比例計数管を含む。かかる計数管に中性子が入射することにより、BF中での10B(n,α)反応を介してα粒子、或いは、He(n,p)T反応を介してプロトン及びトリトンが生成し、電離を生じさせることができる。パルスが検出され、検出器から電子機器へ送られる信号を生じさせる。このように、検出器は、検出器内での事象数を示す信号を提供する。検出器からの信号を相当期間モニターし、記録することができる。 The inner core includes a neutron proportional counter. When a neutron is incident on such a counter tube, alpha particles are generated through a 10 B (n, α) reaction in BF 3 or protons and tritons are generated through a 3 He (n, p) T reaction. , Ionization can occur. A pulse is detected, producing a signal that is sent from the detector to the electronics. Thus, the detector provides a signal that indicates the number of events in the detector. The signal from the detector can be monitored and recorded for a considerable period of time.

試験パラメーター
図1に示される形態に関して調査した。かかる装置は以下の特徴を有する。
Test parameters The form shown in FIG. 1 was investigated. Such an apparatus has the following characteristics.

本デザインに使用された中央に位置する検出器は、充填ガスとしてHeを使用するCentronic社製SP9球形比例計数管の寸法を有する。 The centrally located detector used in this design has the dimensions of a Centronic SP9 spherical proportional counter using 3 He as the fill gas.

様々に異なるタイプの中性子ガイドを有する、実施例1に記載の装置が用意された。組立てられた時点で、かかるガイドは、断面直径約1.5cmを有し、外部コア外表面まで伸長する。3つのきわめて異なる金属、すなわち、銅、アルミニウム、及び鉛が、調査のために選択された。これら金属は、以下の理由により選択された。
銅:中間的な密度を有し、比較的高い(n,2n)反応断面積(〜0.6b)を有し、このことにより高エネルギー中性子に対する応答を増強する高い能力が与えられる。
アルミニウム:軽量で、熱中性子に対し非常に透過性が高く、低(n,2n)反応断面積(〜0.035b)を有する。
鉛:熱中性子に対し非常に透過性が高く、高(n,2n)反応断面積(〜2b)を有する。
The apparatus described in Example 1 was prepared with various different types of neutron guides. When assembled, such a guide has a cross-sectional diameter of about 1.5 cm and extends to the outer surface of the outer core. Three very different metals, copper, aluminum and lead, were selected for investigation. These metals were selected for the following reasons.
Copper: has an intermediate density and a relatively high (n, 2n) reaction cross section (˜0.6b), which provides a high ability to enhance the response to high energy neutrons.
Aluminum: Lightweight, very permeable to thermal neutrons, and has a low (n, 2n) reaction cross section (˜0.035b).
Lead: very permeable to thermal neutrons and has a high (n, 2n) cross section (~ 2b).

1MeV以上の中性子エネルギーの場合、金属の選択は重要ではない(図2及び図3):鉛を使用することで、20MeVを超える範囲での応答が、アルミニウム又は銅の時よりも増加するが、約20%だけである。より低いエネルギー(例えば、熱中性子)では、鉛ロッドを使用した際の応答は、銅ロッドを使用した際の応答の34倍高く、アルミニウムロッドを使用した際の応答は、銅ロッドを使用した際の応答の250倍高い。この感度の主な理由は、(n,γ)反応断面積が顕著に異なるからである。密度を考慮すると、鉛及び銅の捕獲断面積は、アルミニウムの捕獲断面積の各々4倍及び66倍である。したがって、本発明の目的のための中性子ガイドとして、これらの金属のいずれも採用できるが、熱中性子に対する透過性が高いため、アルミニウムを使用することが好まれる。或いは、低原子質量を有し、強い中性子捕獲反応断面を有さなければ、容易に機械加工できる他の金属を使用してもよい。 For neutron energies above 1 MeV, the choice of metal is not important (Figures 2 and 3): Using lead increases the response in the range above 20 MeV compared to aluminum or copper, Only about 20%. At lower energies (eg, thermal neutrons), the response when using a lead rod is 34 times higher than the response when using a copper rod, and the response when using an aluminum rod is when using a copper rod. The response is 250 times higher. The main reason for this sensitivity is that the (n, γ) reaction cross sections are significantly different. Considering the density, the capture cross sections of lead and copper are 4 times and 66 times the capture cross sections of aluminum, respectively. Thus, any of these metals can be employed as a neutron guide for the purposes of the present invention, but it is preferred to use aluminum because of its high permeability to thermal neutrons. Alternatively, other metals that can be easily machined may be used if they have a low atomic mass and do not have a strong neutron capture reaction cross section.

直径1.5cmのガイドに鉛又はアルミニウムを使用する時は、熱中性子及び中間エネルギー中性子に対するH(10)応答は高い(図3)。鉛及びアルミニウムのデータの違いは、鉛のより強い弾性散乱と関係する可能性がある:より多くの中性子が、ガイド外へと散乱するからだろう。この違いは、熱中性子に関して放射捕獲断面積とは関係がない。なぜなら、放射捕獲断面積はアルミニウムで0.231b、鉛で0.174bであるからである。高速中性子に関して、鉛の(n,γ)反応断面積は、アルミニウムの反応断面積と比較してかなり高く、多くの共鳴を有するが、かかるエネルギー範囲に関しては、CH層で減速される中性子によって応答が決定されなければならない。 When using lead or aluminum in a 1.5 cm diameter guide, the H * (10) response to thermal and intermediate energy neutrons is high (FIG. 3). The difference between the lead and aluminum data may be related to the stronger elastic scattering of lead: probably because more neutrons scatter out of the guide. This difference is not related to the radiation capture cross section for thermal neutrons. This is because the radiation capture cross section is 0.231b for aluminum and 0.174b for lead. For fast neutrons, the (n, γ) reaction cross section of lead is much higher than that of aluminum and has many resonances, but for such energy range, neutrons decelerated in the CH 2 layer The response must be determined.

アルミニウム及び鉛に関して、熱中性子に対する応答は、ホウ素配合ポリエチレンを貫通して熱中性子及び中間エネルギー中性子を得るのに、これらロッドが効率的であることを端的に示している。アルミニウムはまた、低密度のため、かなり質量を抑えることができる。 For aluminum and lead, the response to thermal neutrons clearly indicates that these rods are efficient in obtaining thermal and intermediate energy neutrons through boron-blended polyethylene. Aluminum is also low in density, so it can save much weight.

実施例2で記載され、使用された装置は、装置の外部コア外表面まで伸長する中性子ガイドを含む。本実施例では、熱中性子ガイドが外部コア外表面に到達しない装置を記載し、使用する。本実施例では、ガイド先端部と外部コア外表面との間に5mmのポリエチレンを有するガイドが使用される(図4)。 The device described and used in Example 2 includes a neutron guide that extends to the outer core outer surface of the device. In this example, an apparatus in which the thermal neutron guide does not reach the outer surface of the outer core is described and used. In this embodiment, a guide having 5 mm of polyethylene is used between the guide tip and the outer surface of the outer core (FIG. 4).

この新しい配置の結果は、図5及び図6において、装置の表面に到達するガイドの結果と対比される。これらのデータは、10keV以上の全てのエネルギーにおいて、応答の差異が計算上では生じないことを示している。これは、かかるエネルギー中性子が、上記外部コアの外表面側の最初の5mmではそれほど減速又は減衰されないためである。 The result of this new arrangement is contrasted with the result of the guide reaching the surface of the device in FIGS. These data indicate that for all energies above 10 keV, no difference in response occurs in the calculations. This is because such energy neutrons are not slowed down or attenuated much in the first 5 mm on the outer surface side of the outer core.

(10)応答(図7)は、この改良によって顕著な向上が見られ、熱中性子応答は、高速中性子の応答と比較して、改良後は僅かに低いだけである。 The H * (10) response (FIG. 7) is significantly improved by this improvement, and the thermal neutron response is only slightly lower after the improvement compared to the fast neutron response.

本実施例では、中性子減衰層、ここではホウ素配合ポリエチレン層の位置によって、本発明の装置の高速中性子応答がいかに修正されうるかを示す。 This example shows how the fast neutron response of the device of the invention can be modified by the position of the neutron attenuating layer, here the boron-blended polyethylene layer.

各ケースにおいて、ホウ素配合ポリエチレン層の厚みは変更されず、1.2mmのままであった。中性子減衰層の異なる3つの配置が調査された:内半径及び外半径が32mm及び44mm;37mm及び49mm;42mm及び54mm。これら5mmずつの増分は、10eV以下のエネルギーに関する応答において特に顕著な効果を生じさせず、かかるエネルギーを有する中性子に対する応答が、ガイドに沿って移動する中性子により決定することを端的に示している(図7)。より高いエネルギーの場合は、減衰層が機器の中心から離されるにしたがい、応答が増大する。なぜなら、減衰層の効果が低下し、内部コアによる減速がより効果的となるためである。 In each case, the thickness of the boron-blended polyethylene layer was not changed and remained at 1.2 mm. Three different arrangements of neutron attenuation layers were investigated: inner and outer radii 32mm and 44mm; 37mm and 49mm; 42mm and 54mm. These increments of 5 mm do not produce a particularly significant effect on the response for energies of 10 eV or less, and simply show that the response to neutrons with such energy is determined by neutrons moving along the guide ( FIG. 7). For higher energies, the response increases as the attenuation layer is moved away from the center of the device. This is because the effect of the attenuation layer is reduced and deceleration by the inner core becomes more effective.

実施例3に記載の装置に関して、同時に2箇所の変更を施して本実施例に記載の装置とした。1箇所目は、ガイドの断面直径を6mmから5mmに縮小した。2箇所目は、ガイド先端部を1mm伸長し、かかる装置の外部コア外表面から5mmのところではなく4mmのところで終わるようにした。これらの変更は相補的であることが意図されたため、2箇所同時に変更を施した:ガイドの直径を縮小すると、熱中性子応答を低下させるであろうが、ガイド先端部を覆うCHを減少させると、熱中性子応答を増大させるはずである。 Regarding the apparatus described in Example 3, two locations were changed at the same time to obtain the apparatus described in this example. In the first place, the cross-sectional diameter of the guide was reduced from 6 mm to 5 mm. In the second place, the tip of the guide was extended by 1 mm and ended at 4 mm instead of 5 mm from the outer surface of the outer core of the apparatus. Because it is these changes that are complementary is intended, two places were simultaneously subjected to changes: that reducing a guide diameter, but would reduce the thermal neutron response, reducing the CH 2 covering the guide tip Would increase the thermal neutron response.

これらの変更の効果は劇的なものではない。10keV以上のエネルギーを有する中性子入射に関する応答には変化が検出されず(図8)、かかるエネルギーに対する応答は、ガイドへの依存性が高くないことを示している。熱中性子に関してもまた有意差はなく、ガイドを細くすることにより、ガイドに到達するために横切らなければならないポリエチレンの減少が相殺されることをおそらく示すだろう。熱中性子は、最も貫通性の低い中性子であり、それゆえガイドに最も強力に侵入するのはガイド末端においてであるだろう。 The effect of these changes is not dramatic. No change was detected in the response for neutron incidence having an energy of 10 keV or higher (FIG. 8), indicating that the response to such energy is not highly dependent on the guide. There is also no significant difference with respect to thermal neutrons, which will probably show that narrowing the guide offsets the reduction in polyethylene that must be traversed to reach the guide. Thermal neutrons are the least penetrating neutrons and therefore it will be at the guide ends that they will most strongly penetrate the guide.

0.1eV〜5keVのエネルギーを有する中性子に関して、かかる2箇所の同時変更は、応答の低下をもたらす。計算されたデータにおいて、最も顕著な違いは10eVの時であり、これらの変更がほぼ40%の応答低下をもたらす。5keVで、応答は向上し、かかるエネルギーにおける潜在的な過大評価の度合いを縮小する。 For neutrons with energies between 0.1 eV and 5 keV, such two simultaneous changes result in a reduced response. In the calculated data, the most notable difference is at 10 eV, and these changes result in a nearly 40% decrease in response. At 5 keV, the response improves and reduces the degree of potential overestimation at such energy.

より多くの線源エネルギーが使用されると、応答のエネルギー依存性がより詳細にみられる(図9)。このとき、H(10)応答最小値は、エネルギーが約20eV及び200keVの時であり、応答最大値は5keVの時であることがわかる。 As more source energy is used, the energy dependence of the response is seen in more detail (FIG. 9). At this time, it can be seen that the H * (10) response minimum value is when the energy is about 20 eV and 200 keV, and the response maximum value is when the response is 5 keV.

3つのエネルギー分布が、線源としても使用された:300Kマックスウェル・ボルツマン分布(Maxwell-Boltzmann distribution)(熱エネルギー分布)、並びに、252Cf及び241Am−Be放射性核種源(ISO、2001)。単一エネルギー応答データを単に突き合わせることを意図しているため、図示される線はこれら線源を連結させていない。単一エネルギーデータから予想される応答よりも、熱中性子エネルギー分布に対する応答が高いことがわかる。熱中性子周辺線量当量応答を計算するために、11.4pSv cmという値がフルエンスから線量当量への換算係数として使用された。これは、ICRU(International Commission on Radiation Units and Measurements)及びICRP(International Commission on Radiological Protection)によりまとめられた、25.3meVでの10.6pSv cmという単一エネルギー中性子場にのみ適用可能な値とは異なる。かかるエネルギー分布における計算された応答は、単一エネルギー中性子場の応答よりも有意に高い。高速中性子に関して、MCNPにおける等方性線源への応答は、単一指向性線源に対する応答と同じであることが確認される(図10)。 Three energy distributions were also used as radiation sources: 300K Maxwell-Boltzmann distribution (thermal energy distribution), and 252 Cf and 241 Am-Be radionuclide sources (ISO, 2001). The lines shown do not link these sources because they are only intended to match single energy response data. It can be seen that the response to thermal neutron energy distribution is higher than the response expected from single energy data. A value of 11.4 pSv cm 2 was used as a conversion factor from fluence to dose equivalent to calculate the thermal neutron ambient dose equivalent response. This is a value applicable only to a single energy neutron field of 10.6 pSv cm 2 at 25.3 meV, compiled by ICRU (International Commission on Radiation Units and Measurements) and ICRP (International Commission on Radiological Protection). Is different. The calculated response in such an energy distribution is significantly higher than the response of a single energy neutron field. For fast neutrons, the response to an isotropic source in MCNP is confirmed to be the same as the response to a unidirectional source (FIG. 10).

本発明の好ましい形態は、表2に示される明細事項を有することを特徴とする。このデザインは、4.52kgの総減速材質量を有するであろう。 Preferred embodiments of the invention are characterized by having the specifications shown in Table 2. This design will have a total moderator mass of 4.52 kg.

電子機器及びバッテリーを加えても総質量に1kgしか加えないだろうという前提において、かかる機器は、他の市販のデザインよりも顕著に軽量だろう:NMS017(Leake)は、6.2kgの質量を有する;SWENDI-IIは、13.4kgである;Wedholm Medical社製2222Dは、10.5kgである;Berthold社製LB6411は9.0kgである。6kg未満の装置は、作業現場で使用するのが比較的簡単であるため、本実施例のデザインはこの特徴だけでも魅力的だろう。 On the premise that adding electronics and batteries would only add 1 kg to the total mass, such devices would be significantly lighter than other commercial designs: NMS017 (Leake) has a mass of 6.2 kg SWENDI-II is 13.4 kg; Wedholm Medical 2222D is 10.5 kg; Berthold LB6411 is 9.0 kg. Devices of less than 6 kg are relatively easy to use on the job site, so the design of this example would be attractive only with this feature.

ユーザーは、本発明の検査機器の軽さのみに魅力を感じだけではなく、線量測定の性能にも興味を引かれることだろう:許容できる線量当量応答特性を有さない、非常に軽量で入手可能な機器は多くある。例えば、NMS017は、直径5インチの減速球(半径6.35cm)を使用するため総質量が2kgしかないが、高速中性子に対するH(10)応答が、熱中性子に対する応答よりも3桁以上低い。かかる機器のkeVエネルギー範囲の領域に対するH(10)応答は、熱中性子に対する応答よりも1桁高いので、応答は20MeVまでのエネルギー範囲において1000倍を超えて変化する。 Users will not only be attracted by the lightness of the test equipment of the present invention, but will also be interested in the performance of dosimetry: obtain very light weight without acceptable dose equivalent response characteristics There are many possible devices. For example, NMS017 uses a 5 inch diameter reduction sphere (radius 6.35 cm), so the total mass is only 2 kg, but the H * (10) response to fast neutrons is 3 orders of magnitude lower than the response to thermal neutrons . Since the H * (10) response for the region of the keV energy range of such equipment is an order of magnitude higher than the response for thermal neutrons, the response varies more than 1000 times in the energy range up to 20 MeV.

広く使用される中性子検査機器のうち、最も直接的に比較に値するのは、最軽量であるためLeakeによるデザインのものである。特に高エネルギーにおいて、一部の他の機器ほど線量測定の性能は良くないが、英国では最も広く使用されている。本発明の装置と比較すると(図11)、keVエネルギー範囲における数値を過大評価することが、本発明の装置では実質的に減少していることがわかる。熱中性子に対する応答不足も解消され、高速中性子応答はわずかによい。Leakeの装置と比較すると、応答特性のエネルギー依存性が明らかに優れている。 Of the widely used neutron inspection instruments, the most directly worthy of comparison is the one designed by Leake because it is the lightest. Especially at high energies, dosimetry performance is not as good as some other instruments, but it is most widely used in the UK. Compared to the device of the present invention (FIG. 11), it can be seen that overestimating the numerical value in the keV energy range is substantially reduced in the device of the present invention. The lack of response to thermal neutrons is resolved, and the fast neutron response is slightly better. Compared with the Leake device, the energy dependence of the response characteristics is clearly superior.

先行技術における最良の応答特性を有する製品はおそらく、7つの検出器を有し、約10kgの装置質量を有するNRPB(英国放射線防護庁)/BNFL(英国原子燃料会社、現BNG)のデザインの製品(Bartlett et al, 1997)である(図11)。しかしながら、本発明の装置と比較すると、NRPB/BNFL装置の応答特性は、総合的に劣っている。特に、100keVでの応答の下落及び5〜10MeVでのピークは、本発明のガイドを使用することで減少又は排除される。これら後者の2つの特性は、作業現場において非常に重要である。かかるNRPB/BNFL装置はまた、実質的に重かったため、作業上多大なる不都合を引き起こしただろう。 The product with the best response characteristics in the prior art is probably a product of the design of NRPB (British Radiation Protection Agency) / BNFL (British Nuclear Fuel Company, now BNG) with seven detectors and a device mass of about 10 kg (Bartlett et al, 1997) (FIG. 11). However, the response characteristics of the NRPB / BNFL device are generally inferior compared with the device of the present invention. In particular, the drop in response at 100 keV and the peak at 5-10 MeV are reduced or eliminated using the guides of the present invention. These latter two characteristics are very important at the work site. Such NRPB / BNFL devices were also substantially heavy and would have caused significant operational inconvenience.

本発明の好ましい形態は、表3に示す明細事項を有する。このデザインは、総質量約5kgの減速材を有するだろう。かかるデザインは、ガイドがアルミニウムの代わりに空気/真空で充填され、減衰層を通過する位置でガイドの半径が変化する点において実施例6と相違している。かかるガイドの機能は、単に、熱中性子化された中性子を誘導することであるため、内部減速層を通る部分ではガイドはより細く、一方で外部減速層を通る部分では、かかるガイドは、熱中性子を誘導し、選択的に受け入れるように機能する。本実施例におけるホウ素配合減衰層は、検出器からさらに離れたところに位置するため、高エネルギー中性子に対する応答を補助する。実施例6におけるホウ素配合減衰材は、高エネルギー中性子からのフルエンスの重要要素を含まない中性子場にとって好ましい。 Preferred forms of the invention have the specifications shown in Table 3. This design will have a moderator with a total mass of about 5 kg. Such a design differs from Example 6 in that the guide is filled with air / vacuum instead of aluminum and the radius of the guide changes at a position passing through the damping layer. The function of such a guide is simply to induce thermal neutronized neutrons, so that the guide is thinner in the part through the inner moderation layer, whereas in the part through the outer moderation layer, the guide is a thermal neutron Functions to guide and selectively accept. Since the boron-containing attenuation layer in this embodiment is located further away from the detector, it assists the response to high-energy neutrons. The boron-containing damping material in Example 6 is preferred for a neutron field that does not contain the important elements of fluence from high-energy neutrons.

かかる装置の好ましい形態は、実施例7で表3に特定されているパラメーターを使用し、図13に示されるように各ガイド先端部に半球状の挿入部分が追加される。各ケースにおける中性子ガイドの外部セクションの半径は0.7cmであり、挿入部分を形成する球の半径は、0.7cmである。かかる球の中心は、減速器の外表面の0.75cm下に位置する。 A preferred form of such a device uses the parameters specified in Table 3 in Example 7, with the addition of a hemispherical insert at each guide tip as shown in FIG. The radius of the outer section of the neutron guide in each case is 0.7 cm and the radius of the sphere forming the insert is 0.7 cm. The center of such a sphere is located 0.75 cm below the outer surface of the speed reducer.

本形態において、実施例6又は7で表2又は表3に各々記載されているようにホウ素配合減衰層を配置してもよい。 In this embodiment, a boron-containing attenuation layer may be arranged as described in Table 2 or Table 3 in Example 6 or 7, respectively.

引用文献
Bartlett, D T, Tanner R J and Jones D G (1997). A new design of neutron dose equivalent survey instrument. Radiat Prot Dosim, 74 (4), 267-271.

Briesmeister J F (Ed) (2000). MCNP - a general Monte Carlo n-particle transport code, Version 4C. Report No. LA-13709-M. Los Alamos: LANL.

International Organization for Standardization (2001a). Reference neutron radiations - Part 1: characteristics and methods of production. ISO 8529-1:2001(E). Geneva: ISO.

Leake J W (1965). A spherical dose equivalent neutron detector. Nucl Instrum Meth, 45, 151-156.

Leake J W (1968). An improved spherical dose equivalent neutron detector. Nucl Instrum Meth, 63, 329-332.

Leake J W (1999). The effect of ICRP (74) on the response of neutron monitors. Nucl Instrum Meth, A421, 365-367.

Tanner, R J, Molinos, C, Roberts, N J, Bartlett, D T, Hager, L G, Jones, L N, Taylor, G C and Thomas, D J (2006). Practical implications of neutron survey instrument performance. HPA-RPD-016 (Chilton: HPA).
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Claims (56)

放射線検出のための機器であって、
i)中性子検出器を含む内部コア;
ii)外表面を有する外部コア;及び
iii)金属又は流体を含み、かつ内端部及び外端部を有し、前記外部コア内に位置する、
複数本の細長い熱中性子ガイドを含み、
(a)前記熱中性子ガイドが、前記外部コア外表面から前記中性子検出器の方向に伸長し、
前記外部コアが、前記細長い熱中性子ガイドよりも高い中性子減速能を有する中性子減速材を含み、使用時には、熱中性子を前記中性子検出器に誘導し、
(b)前記熱中性子ガイド内端部が、前記中性子検出器に近接し、前記複数本の熱中性子ガイドが、前記外部コア外表面の内側20mm未満のところで終わ
(c)前記外部コアが中性子減速材からなる、
機器。
A device for detecting radiation,
i) an inner core containing a neutron detector;
ii) an outer core having an outer surface; and
iii) contains a metal or fluid and has an inner end and an outer end and is located in the outer core;
Including a plurality of elongated thermal neutron guides,
(a) the thermal neutron guide extends from the outer surface of the outer core toward the neutron detector;
The outer core includes a neutron moderator having a higher neutron moderating ability than the elongated thermal neutron guide, and in use, directs thermal neutrons to the neutron detector;
(b) the heat neutron guide end, proximate to the neutron detector, said plurality of thermal neutron guides, Ri ends with at less than the inner 20mm of the external surface of the outer core,
(c) the outer core is made of a neutron moderator,
machine.
単一の中性子検出器を備える、請求項1に記載の機器。The instrument of claim 1, comprising a single neutron detector. 0.1meV〜20MeVのエネルギー範囲の中性子を検出することができる、請求項1又は2に記載の機器。The apparatus of Claim 1 or 2 which can detect the neutron of the energy range of 0.1 meV-20 MeV. 外部コアの中性子減速材が、0.6〜1.5g/cmの平均密度を有するプラスチック材を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to claim 1, wherein the neutron moderator of the outer core includes a plastic material having an average density of 0.6 to 1.5 g / cm 3 . 熱中性子ガイド内端部と中性子検出器とが、20mm未満の最大距離で離れている、請求項1〜4のいずれかに記載の機器。 The apparatus in any one of Claims 1-4 in which the thermal neutron guide inner edge part and the neutron detector are separated by the maximum distance of less than 20 mm. 熱中性子ガイド内端部と中性子検出器とが、15mm未満の最大距離で離れている、請求項1〜のいずれかに記載の機器。 Thermal neutron guide end and the neutron detector and has spaced at a maximum distance of less than 15 mm, apparatus according to any one of claims 1-5. 外部コアがさらに、該外部コア内の層として配置される1又は2以上の異なる材料を含む、請求項1〜のいずれかに記載の機器。 Outer core further comprises one or more different materials are arranged as a layer in the external core device according to any of claims 1-6. 1又は2以上の異なる材料が中性子減衰材である、請求項に記載の機器。 8. The device of claim 7 , wherein the one or more different materials are neutron attenuating materials. 1又は2以上の異なる材料がホウ素又はホウ素含有材である、請求項又はに記載の機器。 9. An apparatus according to claim 7 or 8 , wherein the one or more different materials are boron or a boron-containing material. 1又は2以上の異なる材料が、中性子減速材層の第1層と第2層との間に挟まれている、請求項のいずれかに記載の機器。 The device according to any one of claims 7 to 9 , wherein one or more different materials are sandwiched between the first and second layers of the neutron moderator layer. 外部コアが5cm〜25cmの厚みを有する、請求項1〜10のいずれかに記載の機器。 Outer core has a thickness of 5Cm~25cm, apparatus according to any one of claims 1-10. 外部コアが5cm〜20cmの厚みを有する、請求項1〜10のいずれかに記載の機器。 Outer core has a thickness of 5Cm~20cm, apparatus according to any one of claims 1-10. 外部コアが5cm〜15cmの厚みを有する、請求項1〜10のいずれかに記載の機器。 Outer core has a thickness of 5Cm~15cm, apparatus according to any one of claims 1-10. 1又は2以上の層が0.5cm〜3cmの厚みを有する、請求項10のいずれかに記載の機器。 The device according to any one of claims 7 to 10 , wherein the one or more layers have a thickness of 0.5 cm to 3 cm. 1又は2以上の層が0.7cm〜2cmの厚みを有する、請求項10のいずれかに記載の機器。 The device according to any one of claims 7 to 10 , wherein one or more layers have a thickness of 0.7 cm to 2 cm. 1又は2以上の層が1cm〜1.5cmの厚みを有する、請求項10のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to any one of claims 7 to 10 , wherein the one or more layers have a thickness of 1 cm to 1.5 cm. i)1又は2以上の異なる材料が層として存在し、0.5cm〜3cmの厚みを有し;
ii)中性子減速層第1層が、内部コア近くに配置され、0.5cm〜5cmの厚みを有し;
iii)中性子減速層第2層が、外部コア外表面近くに配置され、5cm〜20cmの厚みを有する、
請求項10に記載の機器。
i) One or more different materials are present as layers and have a thickness of 0.5 cm to 3 cm;
ii) the first neutron moderating layer is disposed near the inner core and has a thickness of 0.5 cm to 5 cm;
iii) the second neutron moderating layer is disposed near the outer surface of the outer core and has a thickness of 5 cm to 20 cm;
The device according to claim 10 .
1又は2以上の異なる材料が0.7cm〜2cmの厚みを有する、請求項17に記載の機器。 18. The device of claim 17 , wherein the one or more different materials have a thickness of 0.7 cm to 2 cm. 1又は2以上の異なる材料が1cm〜1.5cmの厚みを有する、請求項17又は18に記載の機器。 19. Apparatus according to claim 17 or 18 , wherein the one or more different materials have a thickness of 1 cm to 1.5 cm. 中性子減速層第1層が0.7cm〜4cmの厚みを有する、請求項1719のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to any one of claims 17 to 19 , wherein the first neutron moderating layer has a thickness of 0.7 cm to 4 cm. 中性子減速層第1層が1cm〜3cmの厚みを有する、請求項1720のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to any one of claims 17 to 20 , wherein the first neutron moderating layer has a thickness of 1 cm to 3 cm. 中性子減速層第2層が5cm〜15cmの厚みを有する、請求項1721のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to any one of claims 17 to 21 , wherein the second neutron moderating layer has a thickness of 5 cm to 15 cm. 中性子減速層第2層が7cm〜12cmの厚みを有する、請求項1722のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to any one of claims 17 to 22 , wherein the second neutron moderating layer has a thickness of 7 cm to 12 cm. 1又は2以上の異なる材料が、内部コアを包囲する、請求項16のいずれかに記載の機器。 The device according to any of claims 7 to 16 , wherein one or more different materials surround the inner core. 中性子減衰材が、内部コアを包囲する、請求項1〜24のいずれかに記載の機器。 25. Apparatus according to any of claims 1 to 24 , wherein the neutron attenuating material surrounds the inner core. 複数本の熱中性子ガイドが、中性子減衰材を含まない、請求項1〜25のいずれかに記載の機器。 A plurality of thermal neutron guides free of neutron attenuating material, apparatus according to any one of claims 1 to 25. 内部コアが中性子検出器からなる、請求項1〜26のいずれかに記載の機器。 27. Apparatus according to any of claims 1 to 26 , wherein the inner core comprises a neutron detector. 少なくとも1本の熱中性子ガイドが、内部コアまで伸長する、請求項1〜27のいずれかに記載の機器。 28. Apparatus according to any of claims 1 to 27 , wherein at least one thermal neutron guide extends to the inner core. 少なくとも1本の熱中性子ガイドが、中性子検出器に接触する、請求項28に記載の機器。 30. The apparatus of claim 28 , wherein the at least one thermal neutron guide contacts the neutron detector. 複数本の熱中性子ガイドが、中性子減速材を含まない、請求項1〜29のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to any one of claims 1 to 29 , wherein the plurality of thermal neutron guides do not include a neutron moderator. 複数本の熱中性子ガイドが、水素含有固体物質を含まない、請求項1〜30のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to any one of claims 1 to 30 , wherein the plurality of thermal neutron guides do not include a hydrogen-containing solid substance. 複数本の熱中性子ガイドが、ホウ素含有材を含まない、請求項1〜31のいずれかに記載の機器。 The device according to any one of claims 1 to 31 , wherein the plurality of thermal neutron guides do not include a boron-containing material. 複数本の熱中性子ガイドが、内部コアから外部コア外表面に向けて半径方向に伸長する、請求項1〜32のいずれかに記載の機器。 A plurality of thermal neutron guides, extending radially toward the inner core to the external surface of the outer core, apparatus according to any one of claims 1-32. 複数本の熱中性子ガイドが、固体を含むか、又は、固体からなる、請求項1〜33のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to any one of claims 1 to 33 , wherein the plurality of thermal neutron guides include or consist of a solid. 複数本の熱中性子ガイドが、金属を含むか、又は、金属からなる、請求項34に記載の機器。 35. The apparatus of claim 34 , wherein the plurality of thermal neutron guides comprises or consists of a metal. 複数本の熱中性子ガイドが、アルミニウム、銅、及び鉛を含むグループから選択される金属を含むか、又は、前記の選択される金属からなる、請求項35に記載の機器。 36. The apparatus of claim 35 , wherein the plurality of thermal neutron guides comprises or consists of a metal selected from the group comprising aluminum, copper, and lead. 複数本の熱中性子ガイドが、流体を含む、請求項1〜33のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to any one of claims 1 to 33 , wherein the plurality of thermal neutron guides includes a fluid. 複数本の熱中性子ガイドが、空気、真空、若しくは不完全真空を含む、又は、空気、真空、若しくは不完全真空からなる、請求項37に記載の機器。 38. The apparatus of claim 37 , wherein the plurality of thermal neutron guides comprises air, vacuum, or incomplete vacuum, or consists of air, vacuum, or incomplete vacuum. 複数本の熱中性子ガイド各々の横(半径方向)断面積が、ガイド全長を通じて同じである、請求項1〜38のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to any one of claims 1 to 38 , wherein a transverse (radial direction) cross-sectional area of each of the plurality of thermal neutron guides is the same throughout the entire length of the guide. 複数本の熱中性子ガイド各々の横(半径方向)断面積が、ガイド全長を通じて同じではない、請求項1〜38のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to any one of claims 1 to 38 , wherein a transverse (radial direction) cross-sectional area of each of the plurality of thermal neutron guides is not the same throughout the entire length of the guide. 複数本の熱中性子ガイド各々の横(半径方向)断面積に関して、外部コア外表面近くに位置するガイド部分の断面積が、内部コア近くに位置するガイド部分の断面積よりも大きい、請求項40に記載の機器。 Regard transverse (radial) cross-sectional area of the plurality of thermal neutron guides each cross-sectional area of the guide portion located near the external surface of the outer core is larger than the cross-sectional area of the guide portion located near the inner core, according to claim 40 Equipment described in. 複数本の熱中性子ガイドが、外部コア外表面の内側10mm未満のところで終わる、請求項1〜41のいずれかに記載の機器。 42. Apparatus according to any of claims 1 to 41 , wherein the plurality of thermal neutron guides terminates less than 10 mm inside the outer surface of the outer core. 複数本の熱中性子ガイドが、凹状先端部で終わる、請求項1〜42のいずれかに記載の機器。 43. Apparatus according to any of claims 1 to 42 , wherein the plurality of thermal neutron guides terminate at a concave tip. 複数本の熱中性子ガイドが、最長で15mmの平均凹状部半径を有する凹状先端部で終わる、請求項43に記載の機器。 44. The apparatus of claim 43 , wherein the plurality of thermal neutron guides terminate in a concave tip having an average concave radius of up to 15 mm. 複数本の熱中性子ガイドが、前記ガイドにデブリが侵入するのを防ぐ保護先端部を含む、請求項1〜44のいずれかに記載の機器。 The apparatus according to any one of claims 1 to 44 , wherein a plurality of thermal neutron guides include a protective tip for preventing debris from entering the guide. 保護先端部が、プラグを含む、又は、複数本の熱中性子ガイド壁面の延長である、又は、外部コアの延長である、請求項45に記載の機器。 46. The apparatus of claim 45 , wherein the protective tip includes a plug, is an extension of a plurality of thermal neutron guide walls, or is an extension of an outer core. 保護先端部が、中性子減速材、又は、熱中性子に対して透過性がある材料を含む、請求項45又は46に記載の機器。 47. Apparatus according to claim 45 or 46 , wherein the protective tip comprises a neutron moderator or a material that is permeable to thermal neutrons. 保護先端部が、ポリエチレンを含む、請求項47に記載の機器。 48. The device of claim 47 , wherein the protective tip comprises polyethylene. 少なくとも6本の中性子ガイドを備える、請求項1〜48のいずれかに記載の機器。 49. Apparatus according to any of claims 1 to 48 , comprising at least six neutron guides. 少なくとも10本の中性子ガイドを備える、請求項1〜49のいずれかに記載の機器。 50. Apparatus according to any of claims 1 to 49 , comprising at least 10 neutron guides. 熱中性子ガイドが、外部コア内部に対称的なパターンで配置される、請求項1〜50のいずれかに記載の機器。 51. Apparatus according to any of claims 1 to 50 , wherein the thermal neutron guide is arranged in a symmetrical pattern inside the outer core. 機器を中性子と接触させること、前記中性子と中性子検出器との接触に続いて1又は2以上の信号を発生させること、及び、前記1又は2以上の信号を検出することを含む、請求項1〜51のいずれかに記載の機器を使用して放射線を検出する方法。 The method includes contacting an instrument with neutrons, generating one or more signals subsequent to contacting the neutrons with a neutron detector, and detecting the one or more signals. A method for detecting radiation using the device according to any one of to 51 . 中性子が、複数本の熱中性子ガイドにより、中性子検出器に向けて誘導される熱中性子を含む、請求項52に記載の方法。 53. The method of claim 52 , wherein the neutron comprises thermal neutrons that are directed toward the neutron detector by a plurality of thermal neutron guides. 中性子が、熱中性子でない中性子を含む、請求項52又は53に記載の方法。 54. The method of claim 52 or 53 , wherein the neutron comprises a neutron that is not a thermal neutron. 熱中性子が、室温で平均25.3meVのエネルギーを有する、請求項5254のいずれかに記載の方法。 55. A method according to any of claims 52 to 54 , wherein the thermal neutrons have an average energy of 25.3 meV at room temperature. 機器が高エネルギー中性子を同時に検出する、請求項5255のいずれかに記載の方法。 56. A method according to any of claims 52 to 55 , wherein the instrument detects high energy neutrons simultaneously.
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